蛋白质磷酸化是指在蛋白激酶的催化下，将ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白的氨基酸残基(丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等)上的过程。蛋白质磷酸化是机体常用的调节方法，在细胞信号转导过程中起着重要作用。几乎所有的蛋白质在合成过程中或合成后都要经过某种形式的修饰。翻译后修饰异常与疾病的发生有关。某些特定的翻译后修饰被发展成为疾病的分子标记或治疗靶点。蛋白质磷酸化是蛋白质翻译后最常见和最重要的修饰，是将外部刺激转化为细胞内信号的主要机制。
在磷酸化反应中，在蛋白质的氨基酸侧链上加入一个带强烈负电荷的磷酸基，引起酯化反应，从而改变蛋白质与其他分子相互作用的构型、活性和性能。酯化作用调节许多生物过程，如信号转导、基因表达和细胞分裂。编码的蛋白质只会被特定的氨基酸磷酸化。在真核生物中，它主要被丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸等氨基酸残基磷酸化。在细菌中，天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸等残基使蛋白质磷酸化。有些蛋白质在原核生物和真核生物中都被磷酸化，它们的磷酸化位点通常是精氨酸、赖氨酸和半胱氨酸残基。可逆蛋白磷酸化调控细胞的大部分功能，如能量储存、形态改变、蛋白质合成、基因表达、信号因子释放、肌肉收缩和生化代谢。因此，蛋白质磷酸化分析和位点鉴定成为蛋白质组学研究的热点之一。
蛋白质磷酸化的主要类型和功能
根据磷酸氨基酸残基的不同，磷酸化蛋白可分为4类:o -磷酸蛋白、n -磷酸蛋白、酰基磷酸蛋白和s -磷酸蛋白。
- o -磷酸蛋白是由羟基氨基酸(如丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸)的磷酸化形成的，但羟脯氨酸或羟赖氨酸的磷酸化仍不清楚。
- n -磷酸蛋白是由精氨酸、赖氨酸或组氨酸磷酸化形成的。
- 酰基磷酸蛋白是由天冬氨酸或谷氨酸磷酸化形成的。
- s -磷酸蛋白是由半胱氨酸磷酸化形成的。
蛋白质磷酸化的功能是多种多样的。
- 参与其他重要的酶促反应(磷酸化反应产生中间产物，主要是S或N磷酸盐等)。
- 介导蛋白活性(蛋白分子通过蛋白激酶磷酸化改变性能)，如蛋白激酶A(磷酸化的丝氨酸和苏氨酸残基)或各种受体酪氨酸激酶(磷酸化的酪氨酸残基)
- 发挥多种独特的生理作用。例如，天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸磷酸化蛋白在细菌趋化反应的感觉传递中解离。某些激素也以特定的磷酸化蛋白的形式存在于目标组织中。
蛋白质磷酸化的研究方法
近年来，对蛋白质磷酸化的研究越来越多。一些主题包括确定蛋白质的位点特异性磷酸化、植物蛋白磷酸化和动物神经细胞磷酸化。新的研究方法不断涌现。最广泛使用的技术是质谱和同位素标记结合免疫印迹-化学发光分析。
质谱是利用电场和磁场，根据带电运动粒子(包括原子、分子甚至分子结构碎片)的质量电荷比，检测其物理和化学性质的一种方法。核素的精确质量是小数点后的几位。任何两种核素的质量都是不同的，而且一种核素的质量也不是另一种的整数倍。因此，通过精确测量带电粒子(离子)的质量，可以确定相应的化合物组成、结构和开裂规律。
与未修饰的肽段相比，带磷酸基团修饰的肽段相对分子质量提高了79.983。磷酸肽的生成意味着一个片段离子结构可以用于诊断，这与未修饰的肽不同。质谱法可以用来鉴定蛋白质磷酸化。通过使用特定序列水解酶(如胰蛋白酶)水解凝胶分离的蛋白质，可以得到不同的肽段。用高效液相色谱分离感兴趣的肽，然后进行质谱分析。
- 同位素标记结合免疫印迹-化学发光分析
该方法采用放射性同位素标记，二维电泳，以及放射自显影以建立蛋白质组图。免疫印迹持久化学发光法可以选择性地识别和分析目标蛋白，也可以用来比较同一蛋白在多个样品中同时表达。
当蛋白质磷酸化时，放射性的结合32P和分子质量的变化会引起凝胶转移，这使得免疫印迹技术在分析检测中占有重要地位。
当化学反应产生的能量以光的形式释放时，它被称为化学发光。例如，最常用的化学发光试剂之一鲁米诺被过氧化物氧化生成氨基酞酸盐。当这个产物衰变到低能态时，一个光子被释放出来。采用专利添加剂提高光致发光的强度和持续时间(稳定性)，制备了增强型化学发光(ECL)试剂。在使用ECL进行免疫印迹时，当酶和反应底物相互作用时，化学发光剂产生可检测的光。特异性抗体在适当稀释浓度下产生稳定的光信号输出，有助于保持蛋白检测的一致性和敏感性。
参考文献
1.蛋白质磷酸化。1998.
2.Bou M, Guedouari H，等．氧化磷酸化组分中蛋白质磷酸化的作用2017.